面向環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器通過串口向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的休眠設(shè)置命令的數(shù)據(jù)幀格式如表1所列。
Sleeping_Time表示節(jié)點(diǎn)要休眠的時(shí)間；Collecting_Time表示節(jié)點(diǎn)在休眠過程中的采集時(shí)間間隔；Current_Time是當(dāng)前的校準(zhǔn)時(shí)間；Sensor_Flag表示傳感器開關(guān)的標(biāo)志。休眠過程中到達(dá)采集時(shí)刻，進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、采樣和存儲(chǔ)。向采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送當(dāng)前的校準(zhǔn)時(shí)間，保證節(jié)點(diǎn)采集時(shí)刻精確和時(shí)間的同步。同時(shí)，傳感器的開關(guān)標(biāo)志位可以控制打開或關(guān)閉哪幾路傳感器，采集用戶感興趣的環(huán)境數(shù)據(jù)。到達(dá)休眠時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)醒來，連接網(wǎng)絡(luò)。
3.5充 電
為保證鎳氫電池對(duì)節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)期供電，節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)了1個(gè)充電控制電路對(duì)其進(jìn)行充電管理。CC2430專門提供1個(gè)I／O口對(duì)供電電壓進(jìn)行A／D采樣。當(dāng)供電的電源電壓不足時(shí)(即低于設(shè)定的值)，在軟件上會(huì)通過切換先讓另一組電源對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供電，再打開太陽(yáng)能的充電電路對(duì)電源充電。節(jié)點(diǎn)在通信和采集數(shù)據(jù)時(shí)功耗很大，因此在每一次通信和采集數(shù)據(jù)完成之后都會(huì)檢測(cè)當(dāng)前供電電壓值和當(dāng)前的充電電壓值，根據(jù)2個(gè)電壓值決定要不要進(jìn)行電源切換、是否對(duì)電源進(jìn)行供電以及充電是否完成。
3.6 異常處理
網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)在工作時(shí)可能出現(xiàn)一些異常，因此要對(duì)這些異常作糾錯(cuò)處理，以保證節(jié)點(diǎn)的正常工作。
(1)新加入節(jié)點(diǎn)的異步
在全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)時(shí)，若有新的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，為保證其網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和其他節(jié)點(diǎn)同步，新加入的節(jié)點(diǎn)在搜索不到網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)按照默認(rèn)的休眠設(shè)置進(jìn)行休眠。休眠醒來繼續(xù)搜索網(wǎng)絡(luò)。以此循環(huán)直到搜索到網(wǎng)絡(luò)。
(2)數(shù)據(jù)出錯(cuò)
數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器通過串口獲得的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行校驗(yàn)處理，若校驗(yàn)出錯(cuò)，則拋棄該數(shù)據(jù)包，命令匯聚節(jié)點(diǎn)重發(fā)數(shù)據(jù)。
(3)無應(yīng)答
匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)某一采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的請(qǐng)求命令，若該節(jié)點(diǎn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有作出響應(yīng)，匯聚節(jié)點(diǎn)會(huì)默認(rèn)該節(jié)點(diǎn)被拋棄，它將向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。
(4)無確認(rèn)
匯聚節(jié)點(diǎn)收到采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后都會(huì)向該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)確認(rèn)的消息，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)收到。而采集節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)有沒有接收到確認(rèn)消息決定數(shù)據(jù)要不要重發(fā)。
結(jié) 語(yǔ)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長(zhǎng)久性。任務(wù)調(diào)度機(jī)制和異常處理決定系統(tǒng)在工作時(shí)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，而節(jié)點(diǎn)的充電管理系統(tǒng)保證了節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)期工作的能源供應(yīng)。系統(tǒng)可以按照用戶需要，在野外大量、準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)可用于在無人值守情況下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)某一區(qū)域的環(huán)境信息，有著廣闊的應(yīng)用前景。
評(píng)論